科学教育为什么要进行探究性学习

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科学教育为什么要进行探究性学习 　2013年02月27日　 作者：胡建芬 韦和平 张学军　

科学探究的能力和习惯必然会迁移到其他方面的学习与解决问题过程中去，以解决自身学习、生活、工作和社会决策中遇到的问题，为学生的终身学习和发展奠定基础—— 科学教育为什么要进行探究性学习 山西省吕梁市离石江阴高级中学学生在上课。本报记者 张学军 摄 　　科学探究作为一个独具特色的课程领域，首次成为我国基础教育课程体系的有机组成部分。然而，在教学实践过程中，教师舍不得花时间探究，怕教学任务完不成;家长不肯让孩子花时间探究，要孩子多做题，应付考试多拿分。也有人疑惑：大部分学生走向社会后，不从事科学研究的工作，学习科学探究对他成为一个普通人来说有什么价值呢?笔者是一名科学教师，在生活中，亲历的一次“科学探究拯救父亲”的真实故事，使我对这些问题有了很深切的感悟。 　　【故事】—— 　　父亲身体一直硬朗，少有吃药去医院的记录。5年前的一天，起床后突然发现走路不稳被送进医院，因血压超高立即进行静脉输液。输液进行到一半，父亲上厕所想解小便却解不出，马上又被送往县城医院，插上了导尿管排尿，同时继续静脉输液降血压。到晚上，血压已经降下来，排尿也不成问题了。核磁共振检查后，结论是由于脑梗塞和前列腺增生，父亲出现了上述病症。住院20多天后的一个中午，输完液，拔掉了导尿管，父亲可以自行排尿了，可是，到第二天输液中途时，又不能自己排尿了。一个多月后，一直插着导尿管的父亲出院了，我们把他转送到了市里最好的医院再一次就诊，并挂了专家门诊。跟专家详述了病情后，那位专家说：“排尿不能是前列腺增生导致的，病人需立即住院进行手术，在腹腔打个洞插导尿管，这样就可以一直带着尿袋生活了。” 　　【疑问】—— 　　医生是根据前列腺增生患者的“两次排尿不能”得出“前列腺增生导致排尿不能”的结论的。而我却认为“第一次拔掉导尿管时能自行排尿”这个证据不支持医生的结论;第二天又不能排尿时却增加了“输液”这个影响因素，也不支持医生的结论。排不出尿的可能影响原因应该有两个：前列腺增生和输液。如果是后者，只要在不输液时拔掉导尿管，也许就好了呢?我把这些疑问和想法都对专家说了，可是，那位专家不容置疑地对我说：“不用试，肯定不行，住院手术吧!” 　　我对这方面的医学知识确实一无所知，然而长期形成的习惯却令我不能接受这样草率的结论。我又去挂了另一个女专家的门诊，在开完处方后，细心的医生还叮嘱了一句：“不要憋尿。”爱打破砂锅问到底的我立即追问：“为什么啊?”耐心的医生解释到：“前列腺增生引起排尿不畅是因为尿路变窄之故，如果憋尿会因浸胀而引起尿路更加狭窄，从而更加容易导致排尿梗阻的。”我突然想到，输液时大多数人会因怕麻烦而憋尿，父亲会不会是因输液时憋尿导致的排尿不能呢? 　　想到这里，我调整了计划：拔掉导尿管，及时排尿。导尿管拔掉了，父亲能正常排尿了! 　　【剖析】—— 　　我对泌尿方面的医学知识几乎一无所知，是什么让我能“击败”专业的医生，把父亲从手术和病痛中拯救出来呢?分析事件经过，事实上我进行的是一次生活中的“科学探究”的历程： 　　提出科学问题。整个过程始终结合具体情况，围绕着父亲的病情，提出有价值的问题：是什么原因使父亲突然有了这样的病症?为什么刚拔掉导尿管时能排尿，第二天又不行了?两次排不出尿都是在输液时，是巧合还是有内在联系呢? 　　进行猜想和假设。针对所提出的问题，依据已有的科学知识、经验，通过思考作出猜想和假设。依据前列腺增生患者在不输液时能顺利排尿，猜想会不会是其他原因导致排尿不能?依据两次排不出尿都是在输液时，猜想是否可能跟输液有关?依据专家提供的专业知识，猜想是否是憋尿导致不能自行排尿? 　　制订计划，设计实验。针对探究的目的和条件，选择取得证据的条件和方法。对于不懂医学知识的病人及亲属，首先想到的是询问医生，并请求医生进行试验收集证据。实验的关键是要满足取得证据的条件——控制变量，设计方案。第一次不输液时拔掉导尿管能正常排尿，第二天如果不输液，也没有其他影响因素，依然不能排尿，那么可能是病情发展了。然而，第二天是在输液时不能排尿，这里增加了一个重要的因素——输液，也就是增加了一个变量。这样前面得出的结论就是不科学的。所以我一定要等到输完液后，再拔掉导尿管试试，这样才是控制好了变量。当后来听完另一专家的解释后，分析猜想影响的因素——也就是实验中的变量更明确的是“憋尿”，那么是否输液已没有关系，只要不憋尿就行。所以后来调整了方案，虽然是继续输液，但做到不憋尿，也就控制了变量。 　　观察与实验，获取事实与证据。实验操作最重要的是要满足实验的条件，控制好变量。因此在不增加其他影响因素的情况下，叮嘱父亲及时排尿，做到不憋尿，结果显而易见。 　　检验与评价。观察、测量、分析、处理实验结果，与猜想和假设进行比较，作出解释;收集更多的证据支持解释，检验解释及过程、方法上是否存在问题，必要时提出改进措施。 　　【反思】—— 　　长期以来，我们将科学教育等同于学科教育，等同于科学知识的教学，忽视了对学生进行科学态度与情感、科学精神、科学意识的教育，忽视了对学生进行科学实质和意义，科学与社会、技术、生活的关系的教育，忽视了学生对科学过程及方法的体验和认识，忽视了学科内部特别是学科之间的综合与联系。 　　科学素养包含多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。认识科学本质有助于促进学生科学认知、科学探究能力和科学情感、态度与价值观等方面的发展，有助于提高学生的科学素养。 　　科学探究是科学的本质特征，科学就其结果来说，是对自然客观规律的反映的知识体系，就其认识过程来说，其本质特征应当是科学探究。这是因为，自然界的奥秘只有通过人们不断的探究活动，才能透过自然现象揭示其本质，从而形成科学理论;科学探究是促进学生学习的有效方式;科学探究是培养学生创新精神和实践能力的有效途径，它不但是一个逻辑实证过程，同时还是一个充满创造性思维的过程，是一个发挥潜能、克服困难、艰辛探索、不断实践的过程。既要动脑去思考，又要动手去做，让学生通过自主探究的学习方式来学习科学，是培养创新精神与实践能力的最有效途径。 　　上述故事其实就是一个生活中的科学探究，其中涵盖了科学素养的三个方面：相信事实证据的分析结论，敢于向权威提出质疑以及爱打破砂锅问到底，体现的是科学的态度和精神;如何质疑、提问、猜想、设计和取证、解释则是科学探究的方法;依据知识作出有根据的假设是知识的理解和应用。故事中并没有用到我所学的科学知识，却正是在长期的科学教育工作中开展科学探究所培养形成的科学思维习惯，自然地运用到解决问题的过程中。 　　科学探究具有重要的教育价值。在科学教育中开展探究性学习，让学生通过科学探究活动，体验科学探究的过程与方法，增进对科学及科学探究的理解;通过科学探究的方式来学习科学，并尝试通过科学探究去解决简单的问题，天长日久，自然会逐步形成习惯;在科学探究活动实践中，逐步培养和发展科学探究的能力。而从小养成的这种习惯和能力也必然会迁移到其他方面的学习与解决问题过程中去，以解决自身学习、生活、工作和社会决策中遇到的问题，为学生的终身学习和发展奠定基础。(作者单位：浙江舟山普陀区教研室 胡建芬)

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构建研究性学习活动指导模式　　我校是一所乡镇初级中学，少数民族学生占一半以上，学生的学习基础比较差，学习热情不高。自成立课题组开展生物研究性学习活动以来，课题组学生的学习兴趣有了较大提高。我们以生物科技、科普参观和实践活动为切入点，以“一个中心、两个交流、三个应用、三个评价”为活动开展的指导模式，组织师生多次开展活动，取得了很好效果。
　　“一个中心”就是指如何有效和顺利地指导学生开展研究性学习活动。在开展活动之前，指导教师要提前对学生进行有关讲座，如“科学调查的一般方法”、“植物嫁接技术”、“海洋珊瑚礁知识”等，让学生对接下来开展的参观及实践活动有相关知识的储备。学生问卷表明，学生认为开展讲座很有必要，因为他们的知识量及接触课堂外面的东西并不多。
　　“两个交流”是指对教师的培训交流以及师生之间的交流。在课题组成立初期，课题负责人召开课题组教师会议，培训如何带领学生开展活动和安排分工合作。生物课题组配备5名生物老师、1名教导主任、1名财务管理人员、1名信息技术老师，保障课题组计划的顺利进行。聘请专家、农业科技人员到学校与指导教师交流或者到参观实践基地交流，从不同角度指导开展活动。例如，在带领学生到三亚市南繁育种基地学习嫁接技术时，指导教师和农业技术人员提前见面交流，商定由当地技术人员现场操作讲课，指导教师配合行动。在实践嫁接操作中，农业技术人员和老师一起指导学生，回答学生的问题，取得很好的效果。学生和指导教师、校外专家及技术人员的交流也很重要。学生对课堂外的新事物、新世界很好奇，教师要鼓励学生自己提出问题，对学生的问题不要轻易否定，要与学生多交流，这也是激发学生学习兴趣的一个很好途径。
　　“三个应用”是指运用好学校的校内资源，如实验室、电脑室、教室等;运用好当地的特色资源，如南繁育种基地、本校的农业生产基地、海洋珊瑚礁保护区等;运用好当地人力资源，如老教授协会、农技师等，争取校内外单位领导、专家、教师的支持与配合，把研究性学习活动做好。
　　“三个评价”是指从多个角度观察和评价学生的学习状况，有效指导学生开展活动。一是过程性评价，有学生自评、互评、教师评价等。二是结果评价，学生校内小论文评比、校外参加科技创新大赛等。本学期，参加课题组活动的学生有50人，开展活动约200人次，学生写出的学习活动体会、小论文、观察日记等约有100篇，其中47篇经指导教师审核后发到了学校博客网站共享。有10名学生准备把课题继续做下去，争取下学期参加省市级的青少年科技创新大赛。三是对学生成绩和兴趣的了解评价。通过访谈，学生表示对研究性学习活动感兴趣，不少家长还主动送学生到实验场所参加活动。参加研究性学习活动的学生，期中生物考试平均分有所提高，个别学生成绩提高幅度比较大。
　　在以此指导模式为核心组织师生开展研究性学习活动过程中，一定要注意两个原则：一是实事求是原则。例如，在青瓜嫁接到以南瓜为砧木的实验中，学生嫁接出十几株成活苗，但是有两株生病，我们要求学生真实记录并打农业110咨询，以培养学生科学的世界观及科学探究的态度。二是安全性原则。每次外出，我们都做好交通安全、实验安全等方面的工作。
　　总之，在新课改的大背景下，结合学校实际情况，因地制宜地建构研究性学习指导模式，带领师生开展研究性学习，促进师生的共同发展，为学校特色办学打下了基础。(作者系海南省三亚市林旺初级中学校长 韦和平)
　　《中国教育报》2013年2月27日第10版